它们是什么？

         离子表面活性剂是两亲性分子，其亲水头基在水中带电。因此，它们在携带负电（阴离子型）、正电（阳离子型）或随 pH 改变电荷（两性/双性离子型）的同时，能够结合并扰动脂质/蛋白质表面。主要类别与常见示例如下：

阴离子型（Anionic，带负电）

典型头基：硫酸酯、磺酸盐、羧酸盐、胆汁盐。

常用示例：

• SDS / SLS（十二烷基硫酸钠 / 月桂基硫酸钠）——作用强，变性明显。
• 脱氧胆酸钠 / 胆酸钠——类固醇骨架的胆汁盐，对生物膜效果好，比SDS温和。
• （N-月桂酰肌氨酸盐）（Sarkosyl）——强效裂解剂，常用于核酸与染色质处理。

特点：对膜溶解与蛋白质展开能力强（尤其 SDS）。胆汁盐对膜蛋白更具选择性，可通过透析/沉淀去除。

阳离子型（Cationic，带正电）

典型头基：季铵盐。

常用示例：

• CTAB（溴化十六烷基三甲铵）：广泛用于植物 DNA 提取与部分膜研究。
• DTAB（溴化十二烷基三甲铵）；BACs（苯扎氯铵类）——用于抗菌。

特点：：可与带负电的生物分子（如 DNA、细胞壁）高亲和结合；抗微生物效力强，但一般对细胞与蛋白质兼容性较差，具有一定破坏性/细胞毒性。

两性/双性离子型（Amphoteric / Zwitterionic；总体带电，电荷随 pH 改变）

典型头基：甜菜碱、磺基甜菜碱；类固醇型双性离子。

常用示例：

• CHAPS、CHAPSO——双性离子、类似胆汁盐的去污剂；对蛋白构象更温和。
• CAPS、SB3-10/12（磺基甜菜碱）——适用于等电聚焦与近天然条件。

特点：在溶解能力与保持活性/复合体之间取得良好平衡；在中性 pH附近对蛋白更友好。

注：非离子表面活性剂（例：Triton X-100、NP-40、Tween-20）虽不具电荷，但实验设计中会依据目标为变性处理或维持近天然环境，在非离子与离子型试剂间作选择。

典型应用领域

蛋白分析与制备

• SDS-PAGE与变性预处理：使用SDS（0.1–2% w/v）使蛋白线性化并赋予一致的负电荷。
• 膜蛋白溶解（近天然）：CHAPS（0.1–1%）或脱氧胆酸盐/胆酸盐（0.1–1%）；使用 CHAPS（0.1–1%） 或 脱氧胆酸盐/胆酸盐（0.1–1%）；在得率与活性之间权衡。
• 细胞/组织裂解（强力）：使用 SDS 或 Sarkosyl，实现彻底裂解并释放核蛋白（复合物）。
• 保持酶活性/复合物：低百分比（%）CHAPS 或双性离子甜菜碱；避免使用 SDS。

核酸提取

• 植物/多糖含量高样品：CTAB 缓冲液有助于将 DNA 与多糖分离。
• 细菌/酵母裂解：SDS 或 Sarkosyl可高效释放基因组DNA；随后进行盐/乙醇沉淀或与硅胶结合。

膜相关研究与脂蛋白

• 溶解脂筏（膜微域）与 GPCR：采用胆汁盐（脱氧胆酸盐/胆酸盐），或使用双性离子去污剂以尽量保留功能。
• 复构/清除：通过去污剂置换（透析、树脂（Bio-Beads））或沉淀法完成。

电泳与等电聚焦

• 基于电荷的分离：标准 PAGE 采用 SDS；在二维凝胶（2D gels）与等电聚焦（IEF）中使用磺基甜菜碱/CHAPS，以在保持蛋白可溶的同时尽量减少条带拖尾（streaking）。

抗菌、病毒灭活与消毒

• 阳离子季铵盐（如 BAC、CTAB）可破坏膜结构，广泛用作杀菌剂及病毒灭活步骤（工艺开发/质量控制）。谨慎使用：对细胞有细胞毒性，且可使蛋白变性。

质谱及后续分析的样品制备

• SDS 通常需要去除：可通过沉淀、FASP/SP3 工作流程或去污剂去除柱实现。
• 脱氧胆酸盐在酶解后可用酸沉淀去除；CHAPS与 MS 更兼容，但通常仍需后续清理。
  

如何选择合适的离子表面活性剂（经验法则）

• 目标＝完全变性/彻底破坏？→ 选 SDS / Sarkosyl（阴离子型）。
• 目标＝尽量保持蛋白近天然/有活性？→ 选 CHAPS / 磺基甜菜碱（双性离子型）。
• 处理膜体系但希望保留活性？ → 使用适度浓度的胆汁盐；可考虑混合胶束（胆汁盐 + 温和型非离子去污剂）。
• 需去除多糖或做植物 DNA？→ 选 CTAB（阳离子型）。
• 生物负载控制/病毒灭活阶段：建议使用阳离子季铵化合物；方案取决于工艺流程，需验证与所处理生物分子（蛋白/核酸等）的兼容性。

兼容性检查：关注缓冲液 pH/离子强度（会影响两性/双性离子去污剂的电荷状态）、金属离子（可能导致沉淀或改变 CMC-临界胶束浓度），以及下游检测（如比色法蛋白定量与质谱对去污剂往往敏感——请使用耐去污剂试剂盒或先进行去污剂去除步骤）。 

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参考文献

1. Le Maire, M.; Champeil, P.; Møller, J. V. 可溶化去污剂与膜蛋白及脂质的相互作用. Biochim. Biophys. Acta – Biomembranes 2000, 1508: 86–111. https://doi.org/10.1016/S0304-4157(00)00010-1.

2. Görg, A.; Weiss, W.; Dunn, M. J. 用于蛋白质组学的二维电泳技术现状. Proteomics 2004, 4(12): 3665–3685. https://doi.org/10.1002/pmic.200401031

3. Laemmli, U. K. 噬菌体 T4 头部组装过程中结构蛋白的裂解（SDS-PAGE 方法）. Nature 1970, 227: 680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0.

4. Hjelmeland, L. M. 用于膜生物化学的非变性双性离子去污剂：设计与合成（CHAPS）. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1980, 77(11): 6368–6370. https://doi.org/10.1073/pnas.77.11.6368.

5. Murray, M. G.; Thompson, W. F. 高分子量植物 DNA 的快速分离（CTAB）. Nucleic Acids Res. 1980, 8(19): 4321–4325. https://doi.org/10.1093/nar/8.19.4321.

6. Doyle, J. J.; Doyle, J. L. 从新鲜组织中分离植物 DNA（CTAB）. Focus 1990, 12: 13–15.

7. Thermo Scientific. RIPA 裂解与提取缓冲液——用户指南（组成：25 mM Tris-HCl pH 7.6，150 mM NaCl，1% NP-40，1% 脱氧胆酸钠，0.1% SDS）。文号 MAN0011565.

8. Lau, B. Y. C.; Othman, A. 将脱氧胆酸钠用作蛋白质组学溶解缓冲液的评估. PLOS ONE 2019, 14(8): e0221052. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221052.

9. Narisawa, N. 等. 通过从 SDC 共同沉淀物中回收独特肽段提升血浆蛋白质组覆盖度. Anal. Bioanal. Chem. 2016, 408: 1963–1973. https://doi.org/10.1007/s00216-016-9312-7.

10. Manza, L. L. 等. 脱氧胆酸钠辅助的蛋白质胰蛋白酶消化. Anal. Chim. Acta 2008, 609(2): 183–189. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.01.029.

11. Wiśniewski, J. R. 等. 脱氧胆酸钠在蛋白质组学分析中的应用评估. J. Proteome Res. 2006, 5(10): 2547–2553. https://doi.org/10.1021/pr060112a.

12. Görg, A. 等. 固定 pH 梯度二维电泳（IPG-Dalt）：实验手册/总览（涉及 CHAPS 与 SB3-10 等磺基甜菜碱的使用）。

13. Bradford, M. M. 利用蛋白-染料结合原理的蛋白质定量快速灵敏方法. Anal. Biochem. 1976, 72: 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3.

14. Smith, P. K. 等. 双喹啉酸（BCA）法测定蛋白质. Anal. Biochem. 1985, 150(1): 76–85. https://doi.org/10.1016/0003-2697(85)90442-7.

15. CDC（美国疾控中心）. 医疗机构消毒与灭菌指南（含季铵盐类）。2008；后续更新可查阅最新版。

16. CDC（美国疾控中心）. 化学消毒剂——概述（列出季铵盐等核准类别）。

17. U.S. EPA（美国环境保护署）. 关于“名单 N”：新冠病毒（COVID-19）消毒剂（阐明按标签使用时含季铵化合物产品的有效性预期）。

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